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國際碳纖維產業分析及全球產能狀況
2012-9-26 來源:中國碳纖維網
關鍵詞:碳纖維產業 產能
    根據原料及生產方式不同,碳纖維主要分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維等。但主要生產前兩種碳纖維。
    據了解,目前全球碳纖維產能約3.5萬t/a,預計到2015年, 其生產能力將達7.1萬噸/年, 但需求增長更快, 仍不能滿足需求。
    我國市場年需求量6500t左右,屬于碳纖維消費大國。但我國碳纖維2007年產能僅200t左右,而且主要是低性能產品,沒有形成規;a業,絕大部分依賴進口,價格非常昂貴。比如標準型T300 市場價格曾高達4000~5000元/kg。由于缺少具有自主知識產權的技術支撐,國內企業目前尚未掌握完整的碳纖維核心關鍵技術。我國碳纖維的質量、技術和生產規模與國外差距很大,其中高性能碳纖維技術更是被西方國家壟斷和封鎖。
    2008年我國全面啟動和實施的大飛機重大專項整體配套項目中,包括了碳纖維在內的諸多化工新材料項目。許多碳纖維研究項目或千噸級產業化項目紛紛啟動。然而,由于我國碳纖維行業缺乏具有自主知識產權的核心產業化技術,產業發展不會一蹴而就,但發展契機已到。
    國家發展改革委于2008-2009 年組織實施高性能纖維復合材料高技術產業化專項,重點支持碳纖維、芳綸、高強聚乙烯纖維及其高性能復合材料的生產技術及關鍵裝備的產業化示范,以滿足國民經濟以及航空航天等高技術產業發展的需求,培育一批具有國際競爭力的龍頭企業。
 
PAN基碳纖維
 
    日本、美國的碳纖維生產商及我國臺灣的臺塑集團均自行生產PAN原絲,保障了碳纖維的品質及其穩定性,并有效地控制了產品的制造成本。
    據預測,2008 — 2010年間,碳纖維小絲束(1K/3K/6K/12K/24K)的產能將增加1.9萬t,2010年的理論產能將達到7.01萬t。日本東麗公司作為碳纖維行業的先行者,為確保領先地位,計劃投資額約占全球碳纖維生產總投資額的33%;日本東邦Tenax公司在日本本土、歐洲和美國都投入了碳纖維工廠的建設,約占全球產能總投資的20%。3家日本公司(東麗、東邦Tenax和三菱人造絲)的產能投資約占全球小絲束新產能的67%,而兩家美國公司(Hexcel公司和Cytec公司)僅占16%,我國臺灣的臺塑公司約占12%。
    美國Zoltek公司近年來不斷創新,特別是在風能葉片等產業用領域尋求新發展。SGL公司也正在實施龐大的投資計劃。此外,2008年我國的大連興科碳纖維公司、土耳其AKSA公司的碳纖維新項目也正在建設中。
 
瀝青基碳纖維
 
    1970年,日本吳羽化學通用級瀝青基碳纖維投入生產,其商品名為Kreca®,大阪瓦斯化學公司的同類瀝青基碳纖維的商品名為Donacarbo®,均系短纖維。其他已實現商業化運轉的瀝青基碳纖維生產商如表二所示:
 
2008年、2010年全球瀝青基碳纖維的產能預測 (t/a)
生產商
原料
產品類型
纖維特征
商品名
2008年
2010年
日本三菱化學
煤基
長絲
中間相
Dialed
180
600
日本石墨纖維
煤基
長絲
通用級/中間相
Granoc
1000
1250
Cytec公司
石油基
長絲
中間相
Thornel
400
400
總產能
 
 
 
1580
2250
    由于具有較高的熱傳導性能,反向熱膨脹系數和超高的模量,瀝青基碳纖維適用于空間技術和人造衛星領域;瀝青基碳纖維獨特的熱傳導性能,使其在高產出的電氣設備中顯示出良好的散熱效果;對有效載荷有嚴格限制的運載火箭來說,瀝青基碳纖維增強材料在減輕重量上可起決定作用;瀝青基碳纖維的低密度、高熱導性能以及特殊的摩擦性能,對于其在軍事領域的應用十分有價值;而瀝青基碳纖維及其增強材料的穩定性,也為設計制造出高性能與持久耐磨的制動系統提供了理想材料;為了適應開發高模量制品的需要,碳纖維生產商的研發目標已越來越多地轉向具有良好剛性和撓性的瀝青基碳纖維產品,因為它能夠提供一般纖維材料難以達到的高性能。
  在受到生態環境和能源雙制約的21世紀,瀝青基碳纖維將會持續穩定地增長,并成為在成本結構上極具競爭力的碳纖維品種,具有十分好的發展前景。
 
全球需求
 
  2005 — 2008年間,全球用于碳纖維產能的投資已突破8億美元。生產能力從3.3t上升到了5.7t,預計2015年有望達到7.11t。從1997 — 2007年,全球碳纖維產業以每年8%的速率增長。目前,碳纖維國際市場的價格已在2004年的基礎上上升了65%左右。
    全球碳纖維的需求將會成倍增長,估計2008年消費量為3.89萬t左右,2012年將達5.23萬t,年均增長率約為16%。
    預計2012年大歐洲將消耗全球碳纖維的32%,北美約為32%,亞洲(除日本外)為22%,日本達14%。碳纖維的消費趨勢十分清晰,運動和休閑制品是碳纖維的傳統應用方面,但相對于其它蓬勃發展的領域,該領域已失去了先前的重要地位,預計2010年其消耗量將占總量的16%左右,年增長速度保持在5%的適度水平。
    碳纖維在航空航天工業領域的應用將會大幅增長,2010年將達22%左右,年增長率約為20%。其中,波音公司和空中客車公司的巨大訂單是關鍵的影響因素。
2007 — 2012年產業用領域對碳纖維的需求狀況 t/a
應用領域
2007
2008(預計)
2009(預計)
2010(預計)
2011(預計)
2012(預計)
短切纖維
4700
5000
5400
5800
6100
6600
工業織物
700
800
800
900
1000
1100
海上船艦
1000
1200
1200
1200
1300
1300
土木工程
1200
1400
1600
1800
2000
2000
汽車
1400
1800
2300
3000
3200
3400
壓力容器
2600
3300
4100
4700
5000
5300
風能設備
3300
3600
3800
4100
4400
4600
其他
5100
6400
7100
7700
7600
8500
 
Carbon fibre capacities 2006 — 2014t(source:AJR Consulting LLC.)
 
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Small tow
29750
37650
42950
49850
56200
5920
59700
60200
60700
Large tow
9800
15800
20500
23750
23750
25750
31750
32250
32750
Total
39550
53450
63450
73600
79950
84200
91450
92450
93450
 
Carbon fibre demand 2006 — 2014(tones).(source:AJR Consulting LLC.)
 
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
CAGR
Aerospace
5210
5830
7250
9120
10700
11375
12230
12870
13580
13%
Industrial
15840
18285
21215
24255
27270
30690
34250
38405
42445
13%
Sport
6500
6750
7025
7485
7970
8285
8680
9015
9400
5%
Total
27550
30865
35490
40860
45940
50350
55160
60290
65425
11%
    碳纖維在產業用領域的應用,在過去的5年間取得了明顯增長,2010年該領域的消耗量有望接近總消耗量的63%,年增長速率在15%~18%之間。產業用的強勁增長是基于全球大量有價值的工程項目的實施,如風能建設、壓力容器、水面運輸船具、土木工程、海上船只艦艇以及石油行業的工程開發等。表三為2007 — 2012年間碳纖維在產業用領域的需求狀況。
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